2026年天文競賽太陽系外行星探測考點練習(xí)題及答案一、選擇題（共10題，每題2分，計20分）1.下列哪種方法是目前探測太陽系外行星最常用的技術(shù)？A.直接成像法B.凌日法C.微引力透鏡法D.多普勒光譜法2.開普勒太空望遠鏡的主要任務(wù)是什么？A.探測太陽系內(nèi)小行星B.研究黑洞和類星體C.搜索類地行星和系外行星D.觀測太陽活動3.系外行星的“宜居帶”指的是什么？A.行星表面溫度適宜生命存在的區(qū)域B.行星公轉(zhuǎn)軌道所在的區(qū)域C.行星大氣層厚度適宜的區(qū)域D.行星磁場強度適宜的區(qū)域4.以下哪種光譜線常用于探測系外行星的大氣成分？A.Hα（氫α線）B.CaⅡ（鈣離子線）C.H?O（水汽線）D.CO?（二氧化碳線）5.系外行星“比鄰星b”的宜居性如何？A.距離恒星過近，表面溫度過高B.距離恒星適中，可能存在液態(tài)水C.距離恒星過遠，表面溫度過低D.大氣層過厚，無法確定宜居性6.“系外行星質(zhì)量下限”通常指多少？A.0.1倍地球質(zhì)量B.1倍地球質(zhì)量C.10倍地球質(zhì)量D.100倍地球質(zhì)量7.TESS（凌日系外行星巡天衛(wèi)星）的主要優(yōu)勢是什么？A.可探測到更遠的系外行星B.可同時觀測更多目標(biāo)C.可直接成像系外行星D.可探測到更多氣態(tài)巨行星8.系外行星的“自轉(zhuǎn)周期”如何確定？A.通過凌日法觀測到的亮度變化B.通過多普勒光譜法觀測到的光譜線漂移C.通過直接成像法觀測到的行星形狀D.通過大氣層成分分析9.“系外行星軌道傾角”指的是什么？A.行星公轉(zhuǎn)軌道平面與觀測者視線之間的夾角B.行星自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軸之間的夾角C.行星大氣層與公轉(zhuǎn)軌道平面之間的夾角D.行星表面與恒星之間的距離10.以下哪個項目不屬于系外行星探測的未來發(fā)展方向？A.開發(fā)更高分辨率的望遠鏡B.建立系外行星大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)庫C.直接成像更多類地行星D.研究系外行星的磁場特性二、填空題（共10題，每題2分，計20分）1.系外行星的探測主要依賴于恒星的光變現(xiàn)象和__________。2.開普勒太空望遠鏡通過觀測恒星__________的變化來探測系外行星。3.系外行星的“半徑”通常通過__________法來確定。4.“系外行星的光譜分辨率”越高，越能詳細分析其__________。5.TESS衛(wèi)星的主要觀測目標(biāo)是尋找__________的系外行星。6.系外行星的“公轉(zhuǎn)周期”與其距離恒星的__________成反比。7.“系外行星的凌日深度”與行星的__________成正比。8.系外行星的“大氣層成分”可以通過__________法來分析。9.系外行星的“軌道離心率”描述了其軌道的__________。10.“系外行星的宜居性評估”需要考慮__________、大氣層和磁場等多個因素。三、簡答題（共5題，每題4分，計20分）1.簡述凌日法探測系外行星的原理。2.簡述多普勒光譜法探測系外行星的原理。3.簡述系外行星“宜居帶”的概念及其意義。4.簡述系外行星“軌道傾角”的測量方法。5.簡述系外行星“大氣層成分”分析方法的主要步驟。四、計算題（共3題，每題6分，計18分）1.假設(shè)一顆系外行星的凌日深度為0.1%，行星半徑為地球半徑的2倍，求該行星的半徑是多少？2.假設(shè)一顆系外行星的公轉(zhuǎn)周期為100天，距離恒星的距離為1天文單位，求該行星的軌道離心率是多少？（假設(shè)軌道為圓形）3.假設(shè)一顆系外行星的凌日深度為0.05%，恒星亮度為太陽亮度的1倍，求該行星的半徑是多少？五、論述題（共2題，每題10分，計20分）1.論述系外行星探測技術(shù)的主要挑戰(zhàn)及其應(yīng)對方法。2.論述系外行星“宜居性評估”的未來發(fā)展方向。答案及解析一、選擇題答案1.B（凌日法是目前最常用的探測技術(shù)，通過觀測恒星亮度變化來推斷行星存在。）2.C（開普勒太空望遠鏡的主要任務(wù)是搜索類地行星和系外行星。）3.A（宜居帶是指行星表面溫度適宜生命存在的區(qū)域。）4.C（H?O（水汽線）常用于探測系外行星的大氣成分。）5.B（比鄰星b距離恒星適中，可能存在液態(tài)水，具有宜居潛力。）6.B（1倍地球質(zhì)量是系外行星質(zhì)量的下限。）7.B（TESS的主要優(yōu)勢是可同時觀測更多目標(biāo)。）8.A（通過凌日法觀測到的亮度變化可以確定行星自轉(zhuǎn)周期。）9.A（軌道傾角是指行星公轉(zhuǎn)軌道平面與觀測者視線之間的夾角。）10.D（研究系外行星的磁場特性不屬于系外行星探測的未來發(fā)展方向。）二、填空題答案1.光譜變化2.亮度3.凌日法4.大氣成分5.類地6.距離7.半徑8.光譜分析9.偏心率10.溫度三、簡答題答案1.凌日法探測系外行星的原理：當(dāng)系外行星經(jīng)過其恒星前方時，會遮擋恒星部分光線，導(dǎo)致恒星亮度短暫下降。通過觀測這種亮度變化，可以推斷行星的存在及其軌道參數(shù)。2.多普勒光譜法探測系外行星的原理：恒星受到行星引力的影響會產(chǎn)生輕微的振動，導(dǎo)致恒星光譜線發(fā)生多普勒頻移。通過觀測光譜線的紅移和藍移，可以推斷行星的存在及其質(zhì)量。3.系外行星宜居帶的概念及其意義：宜居帶是指行星公轉(zhuǎn)軌道上溫度適宜生命存在的區(qū)域。其意義在于尋找可能存在液態(tài)水的行星，從而評估行星的宜居潛力。4.系外行星軌道傾角的測量方法：通過高精度觀測行星凌日或transit的時間變化，結(jié)合幾何關(guān)系，可以計算出軌道傾角。5.系外行星大氣層成分分析方法的主要步驟：-通過高分辨率光譜儀獲取行星大氣光譜；-對光譜進行建模分析，扣除恒星光譜和行星大氣吸收線；-通過吸收線特征識別大氣成分。四、計算題答案1.解答：凌日深度ΔL=(R_p/R_s)20.1%=(R_p/R_s)2R_p/R_s=√0.001=0.0316R_p=0.0316×1地球半徑=0.0316地球半徑答：行星半徑為地球半徑的0.0316倍。2.解答：對于圓形軌道，軌道離心率e=0。答：軌道離心率為0。3.解答：凌日深度ΔL=(R_p/R_s)20.05%=(R_p/R_s)2R_p/R_s=√0.0005=0.02236R_p=0.02236×1太陽半徑=0.02236太陽半徑答：行星半徑為太陽半徑的0.02236倍。五、論述題答案1.系外行星探測技術(shù)的主要挑戰(zhàn)及其應(yīng)對方法：-挑戰(zhàn)：-恒星亮度變化微弱，難以精確測量；-行星大氣層干擾，影響光譜分析；-距離遙遠，觀測分辨率低。-應(yīng)對方法：-開發(fā)高精度望遠鏡和光譜儀；-利用凌日法和微引力透鏡法提高探測效率；-結(jié)合多種探測技術(shù)進行交叉驗證。2.系外行星宜居性評